Nach dem Tod von Vater und Großvater kam der junge Philipp auf die angesehene Pforzheimer Lateinschule. Unter dem Einfluss seines Verwandten Johannes Reuchlin, einem der bedeutendsten Humanisten dieser Zeit, entwickelte er dort seine Kenntnisse in alten Sprachen und der klassischen Literatur. Reuchlin war von den Griechischkenntnissen des Jungen so angetan, dass er ihm den Namen „Melanchthon“ gab, die griechische Übersetzung des Familiennamens "Schwartzerdt".

Keine 13 Jahre alt begann Melanchthon in Heidelberg sein Studium. Als ihn drei Jahre später seine Professoren nicht zur Magisterprüfung zuließen, weil sie ihn für zu jung hielten, wechselte er an die Universität Tübingen und erwarb dort den Magistergrad. In Tübingen befasste sich Melanchthon auch mit Geschichte, Mathematik, Astronomie und den Naturwissenschaften. Sein Hauptgebiet blieben jedoch die alten Sprachen: Eine Werkausgabe des römischen Komödiendichters Terenz, die er 19-jährig veröffentlichte, und seine griechische Grammatik fanden europaweit Aufmerksamkeit. Mit euphorischen Worten begrüßte Erasmus den Eintritt des jungen Melanchthon in die wissenschaftliche Welt, dessen Terenz-Ausgabe von 1516 mit einem glänzend geschriebenen Überblick über die griechische und lateinische Komödiengeschichte nicht nur bei ihm einen großen Eindruck hinterlassen hatte: „Beim unsterblichen Gott, welche Hoffnung erweckt Philipp Melanchthon! […] Welcher Scharfsinn der Erfindung! Welche Reinheit und Zierlichkeit der Sprache!“